[發明專利]一種多流連鑄中間包內流場流動特性的分析方法

在審

• 申請號: 201910365214.1
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN111950107A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 周業連;張才貴;王恩龍
• 申請（專利權）人: 上海梅山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 杜靜靜

1.一種多流連鑄中間包內流場流動特性的分析方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1：采用刺激-響應法，獲得N流連鑄中間包各流無因次停留時間密度分布函數(RTD)曲線；

步驟2：基于中間包各流無因次RTD曲線，采用下式計算得到N流中間包總體無因次RTD曲線；

式中，E(θ)是總體停留時間分布密度函數，E_i(θ)是各流停留時間分布密度函數；

步驟3：基于中間包總體無因次RTD曲線，采用下式計算得到總體停留時間分布密度函數的標準差；

步驟4：基于總體停留時間分布密度函數(RTD曲線)的標準差，采用下式計算得到中間包內活塞區體積分數(V_p)；

V_p＝1-σ；

步驟5：基于總體無因次RTD曲線，采用下式計算得到中間包內死區體積分數(V_d)；

式中，θ_a是無因次實際停留時間；Q是中間包的體積流量，m³/h；Q_a是中間包內鋼液通過活躍區的體積流量，m³/h；

步驟6：基于中間包活塞區和死區體積分數，采用下式計算得到活塞區體積分數(V_m)，

V_m＝1-V_p-V_d。

2.根據權利要求1所述的多流連鑄中間包內流場流動特性的分析方法，其特征在于，所述步驟1中的采用刺激-響應法具體如下：即在中間包入口處瞬間加入示蹤劑，同時在各出口處每隔1秒檢測一個示蹤劑濃度，并自動記錄，從而獲得濃度隨時間的變化曲線，即為停留時間分布函數(RTD)曲線。

3.根據權利要求1所述的多流連鑄中間包內流場流動特性的分析方法，其特征在于，所述步驟4中實現的過程如下：

中間包內鋼液的停留時間分布函數(RTD)可表達如下：

式中，V是中間包內鋼液的總體積，m³；V_m是混合區鋼液的總體積，m³；t_min是最小響應時間，s；τ為理論停留時間，s。根據E(t)＝C(t)/τ，可得停留時間密度分布函數：

基于式(2)，可得停留時間密度分布函數的方差(S²)：

整理化簡可得：

S²＝(τ-t_min)² (4)；

將式(4)無因次化，同時，兩邊取算術平方根，整理可得：

θ_min＝1-σ (5)；

據式(5)可知：無因次最小響應時間(θ_min)與無因次停留時間密度分布函數的標準差(σ)之和為1。因此，無因次停留時間密度分布函數的標準差可代替最小響應時間計算中間包內活塞區體積分數(V_p)：

V_p＝θ_min＝1-σ (6)；

采用總體RTD曲線，可避免發生死區體積分數為負的問題，采用停留時間密度分布函數的標準差替代最小響應時間計算中間包內流場活塞區體積分數，可獲得更符合實際情況的中間包內流場活塞區體積分數。